Una gravità forte dietro alla relatività generale

I fisici impegnati nel progetto ASTRONGR, finanziato dall’UE, hanno cercato di sondare i forti campi gravitazionali dove possono comparire le deviazioni dalla relatività generale. Essi hanno usato i buchi neri come “laboratori cosmici” per testare il cosiddetto regime di campo forte della teoria di Einstein. La struttura di questo oggetti compatti è stata studiata usando differenti teorie della gravità, ovvero le teorie del tensore scalare.


Anche se l’attuale modello teorico dei buchi neri è coerente con la relatività generale, esso potrebbe non essere coerente con queste estensioni della teoria di Einstein. Infatti, gli scienziati di ASTRONGR hanno effettuato una serie di calcoli per i buchi neri circondati da materia. Essi hanno scoperto diversi meccanismi attraverso i quali i buchi neri diventano instabili come conseguenza delle perturbazioni che li circondano.


In futuro, le osservazioni effettuate da strumenti che sono in grado di registrare le onde gravitazionali potrebbero confermare le scoperte degli scienziati di ASTRONGR. D’altro canto, le attuali osservazioni astronomiche dei buchi neri rotanti li hanno aiutati a testare un aspetto fondamentale del Modello Standard e hanno consentito ai ricercatori di stabilire il limite più rigido alla massa dei fotoni, che si stima essere cento miliardi di miliardi di volte più piccola rispetto alla massa del neutrino.


Inoltre, gli scienziati di ASTRONGR hanno stabilito dei limiti teorici per la frazione di materia oscura nascosta nei buchi neri primordiali. Nello specifico, essi hanno escluso la possibilità che la materia oscura sia composta da questi buchi neri che si sono formati quando regioni dense dell’Universo primordiale hanno subito un collasso gravitazionale.


Le loro molteplici scoperte sono descritte in 22 articoli pubblicati in riviste internazionali a revisione paritaria, incluse le prestigiose Physical Review Letters e Physical Review D. Gli scienziati di ASTRONGR hanno inoltre presentato le loro scoperte a importanti conferenze scientifiche che si sono svolte in Canada, Italia e Giappone.


Il progetto ASTRONGR ha ampliato la nostra conoscenza sulle origini della gravità. I buchi neri e altri oggetti compatti come ad esempio le stelle di neutroni non solo portano la traccia di possibili correzioni alla relatività generale, ma rivelano anche un collegamento elusivo tra gravità e meccanica quantistica. Motivato dall’arrivo dell’astronomia dell’onda gravitazionale, il progetto ASTRONGR ha aperto la strada per dei nuovi studi.